NCA材料产业化及生产技术发展现状-第2页-北极星储能网

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二、NCA材料的产业化技术研究现状

1.NCA前驱体生产工艺路线

目前国内外主要NCA生产企业通常采用的技术路线有如下3种：

上述3种工艺中，第1和第3种方案Al元素在后续烧结或包覆工艺中加入，此法Al元素分布不均匀，表层Al含量偏高，形成惰性层，降低最终产品容量，同时工艺复杂，增加生产成本。第2种方案Al元素可以均匀分布，产品性能更加优异，生产流程简单、成本低，但前驱体的制备技术难度更大。

目前最主流的技术路线是Ni1-x-yCoxAly(OH)2制备工艺路线，如日本住友、日本户田，已进入量产阶段。该方法一般以硫酸盐为原料，通过氢氧化钠和络合剂制成Ni、Co、Al共沉淀的前驱体Ni1-x-yCoxAly(OH)2，再经过滤、洗涤、干燥等手段制成产品。这种工艺的优点在于生产成本低、流程简单、更适于大规模工业化生产。

2.NCA烧结工艺路线

NCA的原料锂源通常采用氢氧化锂，由于NCA烧结温度不能太高，一般不超过800℃，采用碳酸锂为原料时，碳酸锂热分解不完全，造成NCA表面残留碳酸锂太多，使NCA表面碱性太强，对湿度敏感性增强；同时氢氧化锂的熔点比碳酸锂更低，对NCA的低温烧结更有利。但由于氢氧化锂挥发性较强，刺激气味较大，所以要求通风良好的生产环境。NCA的烧结气氛需要在纯氧气气氛下，才能保证Ni2+氧化成Ni3+。同时由于Ni3+的热力学的不稳定性，NCA的烧结温度不能太低也不能太高，目前NCA的最佳烧结温度在700～800℃。

3.NCA材料改性技术研究现状

随着多元材料中Ni%含量的提高，材料比容量提高的同时，带了较多的技术难题：循环性能尤其是高温循环性能问题、倍率问题、安全性问题、碱性杂质含量及由此导致的吸水性强（水分偏高）问题。针对这些问题，近年来，研发人员采用了多种阴、阳离子或多元体相掺杂，来稳定高镍材料的结构，以达到提升循环及存储性能的效果。此外，包覆也是一种防止电解液对正极材料腐蚀，提升材料循环及存储稳定性的有效方法。但这些方法都无法解决高镍材料碱性杂质残留的问题，这是高镍材料产业化并大规模应用的关键瓶颈。

三、结语

NCA具有能量密度高、倍率特性好、低温性能良好等特点，是最具发展前景的高能量密度锂电正极材料之一。国际上从电动车、电池、NCA正极材料、到前驱体的开发较早，技术更加成熟先进，并且上下游之间已经形成了相互配套的产业链和相对稳定成熟的供应链；而中国国内整体尚处于开发起步阶段，除了前驱体之外，全产业链技术上均存在一定的差距，产业链尚未真正形成。可以预见，国内的前驱体企业和正极材料生产企业会加大研发投入力度，加快提升在高端锂电正极材料方面的技术水平和生产能力，快速进入国外先进电池厂商的供应体系，形成材料配套。

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